From prototype circuits on bread boards to designing our own papan sirkuit cetak (PCBS), it was like getting off the training wheels. Ana akeh sing kudu sinau babagan proses iki, mula ayo miwiti. PCB design is carried out in an electrical engineering (EE) process. EE nggawe “otak” cara kerjane piranti. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Sing kudu dingerteni sadurunge miwiti desain PCB: 1. Ukuran PCB – iki gumantung saka ukuran produk (utawa ukuran kasus). Dimensi produk ditemtokake sajrone proses desain teknik elektronik. Sampeyan bisa nonton video babagan kene. 2. Lapisan PCB – Luwih akeh lapisan, luwih kompleks MANUFACTURE PCB. (Cathetan: Malah PCB siji lapisan bisa dadi PCB kompleks, nanging ing kene kita bakal ngrembug babagan kerumitan nggawe PCB. Luwih akeh lapisan PCB, mula bakal larang.)

Lapisan 2 biasane digunakake kanggo produk dolanan sing sederhana

Produk sing ana gandhengane biasane duwe 4 lapisan

Typically used for floors 6 to 8 of a smartphone or smartwatch.

3. Persyaratan pabrikan PCB sampeyan. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

Informasi sing sampeyan butuhake kanggo produsen PCB:

Jumlah lapisan (kayata 2, 4, 6, lsp)

Bahan (FR-2 (kertas katun fenolik), FR-3 (kertas katun lan epoksi), FR-4 (serat kaca lan epoksi … Etc.)

Thickness (0.5 mm, 1.0 mm… Etc.)

Color (red, black, green… Etc.)

Perawatan lumahing (ENIG (nikel kimia / perendaman emas), DIG (perendaman emas langsung), OSP (pengawet solder organik, lsp)

Bobot tembaga (1 oz (35 mikron), 2 oz (70 mikron), 0.5 oz (18 mikron)… Etc.)

File Gerber

Proses desain PCB:

Desain sirkuit

For this step, you need to create the schematic. Iki minangka dokumen, kaya cithak biru, sing nggambarake babagan komponen sing ana gandhengane lan bisa digunakake bebarengan. Kanggo nggawe file skema, sampeyan kudu alat piranti lunak. Kita seneng karo Quadcept amarga dioptimalake kanggo ngrancang PCBS kanggo manufaktur (umpamane, sampeyan bisa ngekspor Bill of Material (BoM) langsung saka alat kasebut) lan adhedhasar awan, dadi bisa digunakake kanthi gampang ing endi wae. (Dheweke uga nawakake versi komunitas gratis alat kanggo pabrikan lan siswa.)

Ana akeh opsi liyane sing bisa dipilih:

Altium

ExpressPCB

Piranti frekuensi

KiCad

Cadence allegro

Mat

Computer aided design

DipTrace

After you install the selected tools, you need to obtain the component specifications for each selected component. They can often be found on the supplier’s website. File model bakal mbantu sampeyan nggambar skema. Komponen iki kasedhiya ing basis data nalika ngunggah model menyang alat piranti lunak. Banjur, sampeyan mung kudu tindakake manual data lan sambungake kabel menyang saben pin ing komponen kasebut. (Cathetan: rincian proses desain bakal gumantung karo piranti lunak sing dipilih).

Each schematic symbol needs to have an associated PCB space area to define the physical dimensions of the component and the location of the through holes on the brazing pad or PCB. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

Gambar diagram

Skema sing apik penting banget, amarga bakal digunakake minangka dokumen referensi sajrone debugging lan minangka alat komunikasi sing apik karo para insinyur liyane. Kajaba iku, pabrikan bisa nyoba piranti liwat titik uji ing dokumen iki.

Tata letak PCB + file Gerber

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. Ora kaya skema, tata letak PCB menehi komponen nyata menyang lokasi sing tepat ing PCB lan nuduhake trek sing nyambungake saben komponen ing antarane lapisan PCB. Kaya sing kasebut ing wiwitan artikel iki, luwih akeh lapisan, luwih akeh manufaktur sing dibutuhake, lan luwih larang regane.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Then, be sure to group the components of each section into the same area. Kanthi cara iki, sampeyan bisa tetep nglacak konduktif kanthi cekak lan nyuda gangguan lan gangguan.

Antarmuka panganggo (UI) uga kudu dieling-eling nalika ngrancang PCB. Komponen kayata jack audio, konektor, leds, lsp. Kudu disesuaikan kanggo entuk pengalaman panganggo sing paling apik.

Sawise tata letak dirancang, file Gerber bakal digawe. Produsen PCBA bakal nggunakake file iki. Ana akeh perusahaan sing nawakake layanan iki, lan saka perpustakaan ahli HWTrek, disaranake Kingbrother, NexPCB, lan HQPCB.

Sample Gerber files

Penempatan komponen ing PCB iku penting banget. Sawetara komponen bisa ngganggu siji lan liyane lan nyebabake tumindak sing ora dikarepake. Contone, yen sampeyan duwe modul Bluetooth lan Wi-Fi, band kasebut duwe bandwidth 2.4ghz sing padha lan bisa ngganggu siji liyane yen salah diselehake.

PCB production

Nalika sampeyan ngirim file Gerber menyang pabrikan PCB, dheweke bisa nyithak papan kasebut. Iki bakal dadi dhasar kanggo luwih dhasar nggawe komponen kanggo nambah PCB lan nggawe PCBA (Déwan Papan Sirkuit sing dicithak).

PCBS sing ora dirakit

PCBA (Assembly)

Persiapan materi

Ing tahap iki ing desain EE, sampeyan kudu milih komponen kasebut. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. Perkara sing butuh perhatian:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. For some components, it can take up to 8-16 weeks.

Kemasan: Pesen komponen saka gulungan sing kanthi otomatis dijupuk dening mesin SMT, tinimbang dibungkus kanthi individu.

Jumlah pesanan minimum: Priksa jumlah pesanan minimum komponen. Yen sampeyan tuku kurang saka minimal, priksa manawa komponen sing dipilih wis kasedhiya. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Kanggo jumlah luwih akeh, mangga golek saran saka pabrikan.

Kerugian: Pesen 10% luwih kanggo nutup kerugian (ora kanggo komponen larang)

Instal komponen ing PCB

Ana rong cara utama kanggo nyelehake komponen ing permukaan PCB:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. Iki uga umum dikenal minangka proses kemasan DIP utawa dual in-line. (Deleng SMT lagi proses ing video iki)

SMT (permukaan gunung teknologi) minangka cara sing paling akeh digunakake ing produksi massal. Wis rampung kanthi mesin SMT sing cepet lan akurat sing ngirit wektu, dhuwit lan ngindhari kesalahan manungsa.

Iku kanggo ngelingi:

Nomer jinis komponen sampeyan ora kudu ngluwihi jumlah rol sing bisa didhukung mesin SMT pabrikan.

Ngoptimalake lan nggabungake komponen sampeyan supaya mung bisa mbukak siji SMT.

Priksa ukuran pad tilas sing didhukung pabrikan. Yen ora, mesin SMT ora bakal nginstal komponen kanthi bener.

Sawetara komponen sing luwih gedhe ora bisa diinstal nganggo mesin lan isih mbutuhake gaweyan bolongan kanthi manual. Mula, kalorone teknologi bisa digunakake ing papan sing padha.

Sembarang komponen sing kudu sampeyan tambahake kanthi manual liwat metode through-hole, tambahi biaya produksi.

Solder ulang

Solder Reflow minangka proses nggawe komponen “tetep” ing PCB. PCBA dadi panas papan sirkuit liwat tungku reflow utawa lampu inframerah nganti solder nyawiji, kanthi permanen dipasang komponen menyang papan sirkuit.

Sisih paling angel ing kene yaiku ora kakehan panas utawa ngrusak komponen, amarga karakteristik termal saben paket beda. Produsen PCBA sing bisa dipercaya bakal tanggung jawab kanggo proses iki, lan kabeh sing kudu sampeyan lakoni yaiku spesifikasi komponen.

Proses reflux.

Cara las liyane:

Solder gelombang biasane digunakake kanggo komponen sing ditambahake kanthi manual kanthi metode through-hole. Ing kasus iki, PCBA luwih dhisik mbukak tungku las refow, lan banjur nambah komponen liyane kanthi manual sawise ngliwati mesin solder gelombang.

Las wesi bisa digunakake kanggo kahanan tartamtu, nanging ora kanggo produksi massal.

Pengujian lan inspeksi kualitas

Ing langkah iki, conto PCBA dites kanggo njamin kualitas. Kesalahan umum yaiku: sirkuit cendhak ing komponen sing wis pedhot, komponen sing salah lan bagean saka sirkuit sing ora bisa disambungake. Tes sing paling umum:

TIK (Tes online). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. Mesin TIK bakal nggunakake titik uji kasebut kanggo tes sirkuit terbuka / cendhak lan mriksa manawa nilai komponen pasif (resistor, induktor, kapasitor) ana ing kisaran spesifikasi.

AOI (Pemeriksaan optik otomatis). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Kanggo tes iki, pangripta hardware kudu menehi spesifikasi lan toleransi marang pabrikan kanggo nyetel paramèter.

Sinar X. Produsen PCBA bakal nggunakake sinar-X kanggo mriksa kahanan las komponen BGA (ball Grid Array). Tonton tes sinar-X ing video iki.